Tasa de flujo de calor

La tasa de flujo de calor es la cantidad de calor que se transfiere por unidad de tiempo en un material, generalmente medida en vatios ( julios por segundo). El calor es el flujo de energía térmica impulsado por el desequilibrio térmico, por lo que el término «flujo de calor» es una redundancia (es decir, un pleonasmo ). No debe confundirse el calor con la energía térmica almacenada, y mover un objeto caliente de un lugar a otro no debe denominarse transferencia de calor. Sin embargo, es común usar «flujo de calor» para referirse al « contenido de calor ». ^{[ 1 ]}

La fórmula para la tasa de flujo de calor es:

${\displaystyle {\frac {Q}{\Delta t}}=-kA{\frac {\Delta T}{\Delta x}}}$

dónde

• ${\displaystyle Q}$es la transferencia neta de calor (energía),
• ${\displaystyle \Delta t}$es el tiempo empleado,
• ${\displaystyle \Delta T}$es la diferencia de temperatura entre el lado frío y el lado caliente,
• ${\displaystyle \Delta x}$es el espesor del material conductor del calor (distancia entre los lados caliente y frío),
• ${\displaystyle k}$es la conductividad térmica del material que conduce el calor, y
• ${\displaystyle A}$es el área superficial de la superficie que emite calor.

Si una pieza de material cuya área de sección transversal es${\displaystyle A}$y el grosor es${\displaystyle \Delta x}$con una diferencia de temperatura${\displaystyle \Delta T}$Se observa que entre sus caras fluye calor entre las dos caras en una dirección perpendicular a las caras. La tasa de flujo de calor en el tiempo ,${\displaystyle {\frac {Q}{\Delta t}}}$, para pequeños${\displaystyle Q}$y pequeños${\displaystyle \Delta t}$es proporcional a${\displaystyle A\times {\frac {\Delta T}{\Delta x}}}$En el límite de espesor infinitesimal${\displaystyle \Delta x}$, con diferencia de temperatura${\displaystyle \Delta T}$, esto se convierte en${\displaystyle H=-kA({\frac {\Delta T}{\Delta x}})}$, dónde${\displaystyle H=({\frac {Q}{\Delta t}})}$es la tasa de flujo de calor a través del área en función del tiempo${\displaystyle A}$,${\displaystyle {\frac {\Delta T}{\Delta x}}}$es el gradiente de temperatura a través del material, y${\displaystyle k}$, la constante de proporcionalidad, es la conductividad térmica del material. ^{[ 2 ]} La gente suele usar${\displaystyle k}$,${\displaystyle \lambda }$, o la letra griega${\displaystyle \kappa }$para representar esta constante. El signo menos está ahí porque la tasa de flujo de calor siempre es negativa: el calor fluye del lado de mayor temperatura al de menor temperatura, no al revés. ^{[ 3 ]}

• coeficiente de transferencia de calor
• Transferencia de calor
• Conducción térmica
• Conductividad térmica
• flujo de calor
• Vatio
• Flujo